[发明专利]压裂滑套组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种压裂滑套组件，特别涉及一种可反复开关的分段压裂滑套组件。

背景技术

滑套式分段压裂技术是非常规油气资源开采的重要手段，其广泛应用于页岩气、低渗透产层、薄油层的直井、定向井、水平井的压裂增产改造。

目前，现有技术中的滑套包括投球式滑套、液压式滑套和机械开关式滑套。投球式滑套通常与裸眼封隔器配合使用，滑套外筒和芯管之间为滑动配合，并且在滑套外筒的壁上布置有压裂孔槽。其工作原理是，在井口投放憋压球，当憋压球到达滑套位置时与滑套内的球座形成密封，实现憋压。当压力达到一定值时，剪断销钉，滑套外筒上的压裂孔槽开启建立压裂通道。液压式滑套通常布置在分段压裂管柱的最下一级，其工作原理是，在坐封完所有裸眼封隔器后，继续打压。当压力达到液压式滑套的开启压力后滑套打开，从那在套管内外建立循环，接着进行压裂施工。机械开关式滑套通常需要同压裂管柱一起下入井内，其特点是通过专用的开关工具进行打开和关闭，不需要投憋压球。

投球式滑套的压裂级数由接入的滑套的数量决定。由于各级滑套和憋压球的尺寸存在级差，因此压裂级数受到限制，且压裂完成后，需下入钻具钻除滑套球座，增加了作业周期和作业成本。此外，投球式滑套采用球和球座的贴合而实现密封，密封接触面小并且对滑套材料的耐压性能要求高，对滑套的加工精度要求也高，增加了制造滑套的难度。

液压式滑套不能使用像投球式滑套那样使用，而是只能单独用于一级，且需要与投球式滑套配套使用而完成多级压裂。

机械式开关滑套需要通过开关工具实现滑套的开关，这要求滑套和开关工具有较好的配合，同时对开关工具的性能和稳定性要求较高。因此，开发一种压裂层位数不受限制的压裂滑套具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种压裂滑套组件，其内径无级差从而压裂层数不受限制，并且操作简单。

根据本发明，提出了一种压裂滑套组件，包括，

壳体，在壳体的上游部分固定设置有至少一个径向向里凸出的圆柱形的导向杆，在壳体下游部分设置有第一压裂孔，在壳体下游端部内侧构造有轴向朝向上游延伸并与壳体内壁间隔开的支撑体，在壳体和支撑体之间的间隙中布置有弹性件，

在壳体内安装有第一滑套和第二滑套，第一滑套处于第二滑套的上游并且在第一滑套和第二滑套之间设置有仅推动第二滑套进行轴向运动的装置，在第一滑套的外表面上设置有与导向杆配合使用的导轨并且导轨的宽度大于导向杆的直径，在第二滑套上布置有第二压裂孔，第二滑套的下游部分插入壳体和支撑体之间的间隙中且并与弹性件接触，

其中，导轨为波浪形，并且导轨的两个波浪形边的相对应的凸峰和凹谷不对齐，导轨的波浪形下游边构造有间隔布置的第一类凹谷和第二类凹谷，并且第一类凹谷比第二类凹谷更深，

当处于初始状态时，弹性件处于未压缩状态，导向杆与导轨下游边的第一类凹谷相接触并且导轨上游边的相应的凸峰不与导向杆的轴线对齐，这时第二滑套上的第二压裂孔偏离于壳体上的第一压裂孔；

为了打开压裂滑套组件，对第一滑套施加朝向第二滑套的作用力，在导轨和导向杆的引导下，第一滑套在朝向下游运动的同时还周向转动，第二滑套朝向下游运动同时压缩弹性件，当导向杆与导轨上游边凹谷相接处时，撤去所施加的作用力，在弹性件的作用下和导轨、导向杆的引导下，第一滑套在朝向上游运动的同时还继续周向转动直到导向杆与导轨下游边的第二类凹谷相接触，此时壳体上的第一压裂孔与第二滑套上的第二压裂孔对齐，从而建立了压裂通道；

为了关闭压裂滑套组件，对第一滑套施加朝向第二滑套的作用力，在导轨和导向杆的引导下，第一滑套在朝向下游运动的同时还周向转动，第二滑套朝向下游运动同时压缩弹性件，当导向杆与导轨上游边的下一个凹谷相接处时，撤去所施加的作用力，在弹性件的作用下和导轨、导向杆的引导下，第一滑套在朝向上游运动的同时还继续周向转动直到导向杆与导轨下游边的下一个第一类凹谷相接触，此时壳体上的第一压裂孔与第二滑套上的第二压裂孔错开，从而关闭了压裂通道。

根据本发明的压裂滑套组件通过给第一滑套施加朝向第二滑套的作用力，即轴向作用力就可以实现第二滑套的轴向运动从而打开和闭合压裂通道，不需要投球也就不再需要球座，施工操作也简单方便。

在本申请中，用语“初始状态”是指在压裂滑套组件打开之前的状态。用语“下游”、“上游”规定为靠近井口为上游，远离井口为下游。用语“未压缩状态”是指弹性件处于还可以被进一步压缩的状态。